En apprenons maintenant sur les transistors de terrain. Les transistors de terrain sont très courants à la fois dans l'ancienne ingénierie du régime et dans les modernes. Maintenant, les appareils avec un obturateur isolé sont utilisés pour les types de transistors de champ et leurs caractéristiques aujourd'hui, nous allons parler. Dans l'article, je comparerai avec les transistors bipolaires, dans des endroits séparés.
Définition
Le transistor de champ est une clé à semi-conducteur entièrement gérée contrôlée par un champ électrique. C'est la principale différence en matière de pratiquant des transistors bipolaires contrôlés par le courant. Le champ électrique est créé par la tension appliquée sur le déclencheur par rapport à la source. La polarité de la tension de commande dépend du type de canal de transistor. Il trace une bonne analogie avec des lampes à vide électroniques.
Un autre nom des transistors de terrain est unipolaire. "UNO" signifie un. DANS transistors de terrain Selon le type de canal, le courant est effectué par un seul type de porteurs avec des trous ou des électrons. Dans les transistors bipolaires, le courant a été formé à partir de deux types de transporteurs de charge - électrons et trous, quel que soit le type d'instruments. Les transistors de terrain dans le cas général peuvent être divisés en:
transistors S. gérer p-n-Là;
transistors avec un obturateur isolé.
Et celles-ci et d'autres peuvent être N-Channel et P-Channel, à l'attente de la première fois, vous devez appliquer une tension de contrôle positive pour ouvrir la clé et pour le second - négatif par rapport à la source.
Tous les types de transistors de terrain ont trois sorties (parfois 4, mais rarement, je n'ai rencontré que soviétique et il était connecté au corps).
1. La source (source de transporteurs de charge, analogue de l'émetteur sur bipolaire).
2. Stoke (récepteur de transporteurs de charge de la source, analogue d'un collecteur de transistors bipolaire).
3. Obturateur (électrode de commande, analogue d'un maillage sur des lampes et des bases sur les transistors bipolaires).
Transistor avec transition de contrôle PN
Le transistor se compose de telles zones:
4. Shutter.
Dans l'image, vous voyez la structure schématique d'un tel transistor, les conclusions sont connectées aux parcelles métallisées de l'obturateur, de la source et du drain. Sur un schéma spécifique (il s'agit d'un dispositif de canal P), la n-couche est une couche N, a moins de résistivité que la zone de canal (couche p) et la zone de transition PN est largement située dans la région P. Pour cette raison.
transistor A - Type N Type N, B - Transistor de champ de champ
Pour faciliter la mémorisation, rappelez-vous la désignation de la diode, où la flèche indique la zone P à la région N. Ici aussi.
Le premier état est appliqué une tension externe.
Si ce transistor applique la tension sur le vidange plus, et sur la source moins, le courant de la valeur haute passera à travers celle-ci, elle ne sera limitée que par la résistance du canal, les résistances externes et la résistance interne de l'alimentation électrique. Vous pouvez dessiner une analogie avec une clé normale. Ce courant s'appelle une IDA ou le courant de flux initial à Uzi \u003d 0.
Le transistor de champ avec la commande P-N-N-TRANSITION, sans la tension de contrôle appliquée sur le damner est le plus ouvert.
La tension au drain et à la source est appliquée de cette manière:
Les transporteurs de charge de base sont introduits via la source!
Cela signifie que si le transistor est un canal P, la sortie positive de l'alimentation est connectée à la source, car Les principaux transporteurs sont des trous (supports de charge positive) - c'est la conductivité dite des trous. Si le transistor N-Channel sur la source est une alimentation négative connectée, car En cela, les principaux porteurs de charge sont des électrons (transporteurs de charge négatifs).
La source est la source des principaux porteurs de frais.
Voici les résultats de la modélisation d'une telle situation. Sur la gauche est le canal P et sur le transistor droit N-Channel.
Deuxième état - Voltage de l'alimentation à l'obturateur
Lorsque la tension positive est appliquée sur l'obturateur par rapport à la source (UZI) pour le canal P et négatif pour le canal N, il se déplace dans le sens opposé, la zone de transition P-N se développe vers le canal. Dans la norme dont la largeur du canal diminue, le courant diminue. La tension de l'obturateur, dans laquelle le courant sur la clé cesse d'écoulement est appelé, la tension de coupure.
La tension de coupure a été réalisée et la clé est complètement fermée. Dans la photo avec les résultats de la modélisation, un tel état pour la clé de canal P (gauche) et N (droite) est affiché. D'ailleurs langue Anglaise Ce transistor s'appelle JFET.
Le mode de fonctionnement du transistor à la tension UBY est zéro ou le contraire. En raison de la tension inverse, vous pouvez "couvrir le transistor", est utilisé dans les amplificateurs de classe A et d'autres systèmes où une régulation lisse est nécessaire.
Le mode de coupe se produit lorsque UBY \u003d UBYCHS Pour chaque transistor, il est propre, mais dans tous les cas, il est appliqué dans la direction opposée.
Caractéristiques, wah.
La caractéristique de sortie est appelée graphique, qui montre la dépendance du débit du débit à partir de USI (appliquée aux sorties du drain et de la source), avec des shutheels différents.
Vous pouvez casser dans trois zones. Au début (sur le côté gauche du graphique), nous voyons une zone ohmique - dans cet écart, le transistor se comporte comme une résistance, le courant augmente presque linéairement, atteignant un certain niveau, va dans la zone de saturation (au centre de le graphique).
Dans la partie droite de l'horaire, nous constatons que le courant commence à nouveau à croître, c'est une zone de panne, le transistor ne devrait pas être. La branche la plus haute est représentée sur la figure - il s'agit d'un courant à zéro UBY, nous voyons que le courant est le plus grand ici.
Plus la tension uby est grande, plus le courant de flux est grand. Chacune des branches diffère à 0,5 volts sur la porte. Ce que nous avons confirmé par la modélisation.
Voici la caractéristique de sto-obturateur, c'est-à-dire La dépendance du courant de flux de la tension sur la porte avec la même tension de la conception de l'exposition (dans cet exemple 10v), ici l'étape de la grille est également de 0,5 V, on voit à nouveau que la tension UHI plus proche de 0, le courant de flux plus long.
Dans les transistors bipolaires, il y avait un tel paramètre en tant que coefficient de transmission de courant ou coefficient de gain, il a été désigné comme B ou H21E ou HFE. Sur le terrain, pour afficher la capacité d'améliorer la tension utilisée signe d'une pancarte utilisée est indiquée par la lettre S
C'est-à-dire que la raideur montre à quel point Milliamper (ou AMP) augmente le flux du débit tout en augmentant la tension de l'obturateur sur la quantité de volts avec la tension non résolue de la source de stock. Il peut être calculé en fonction de la caractéristique de l'obturateur STO, dans l'exemple ci-dessus, la raideur est d'environ 8 ma / c.
Schémas d'inclusion
Comme dans les transistors bipolaires, il y a trois schémas typiques Inclusion:
1. Avec une source commune (a). Utilisé plus souvent, donne un renforcement et une puissance.
2. Avec un obturateur commun (B). Rarement utilisé, faible résistance aux intrants, aucune amplification.
3. avec stock ordinaire (B). Renforcement de la tension près de 1, une grande résistance d'entrée et la sortie est faible. Un autre nom est le fondateur.
Caractéristiques, avantages, inconvénients
- pratiquement ne consomme pas de courant de contrôle,c'est Réduit la perte de contrôle, la distorsion du signal,surcharge pour la source actuelle ...
Le principal avantage du transistor de terrain résistance élevée d'entrée. La résistance des entrées est la relation actuelle à la tension de l'obturateur. Le principe de fonctionnement est de contrôle à l'aide du champ électrique et est formé lorsque la tension est appliquée. C'est à dire les transistors de terrain sont contrôlés par tension.
En moyenne fréquence les caractéristiques des transistors de terrain sont meilleures que bipolairesCela est dû au fait qu'il faut moins de temps pour "dissoudre" les transporteurs de charge dans les champs d'un transistor bipolaire. Certains transistors bipolaires modernes peuvent dépasser le champ, cela est dû à l'utilisation de technologies plus avancées, de réduire la largeur de la base et d'autres choses.
Le faible niveau de bruit dans les transistors de terrain est due à l'absence de processus d'injection de charge, comme Bipolaire.
Stabilité lorsque vous changez de la température.
Petite consommation d'énergie en état de conducteur - efficacité plus grande de vos appareils.
L'exemple le plus simple d'utilisation de la résistance à l'entrée élevée est les instruments des coordonnées pour la connexion de guitares électro-acoustiques à piézo-plaques et de guitare électrique avec des micros électromagnétiques à des entrées linéaires à faible résistance des entrées.
La résistance à l'entrée faible peut provoquer des skellations d'entrée, déformer sa forme à des degrés divers en fonction de la fréquence du signal. Cela signifie qu'il est nécessaire d'éviter, en entrant une cascade à haute résistance d'entrée. Ici schéma simple Un tel appareil. Convient pour connecter la guitare électrique dans entrée linéaire Cartes audio d'ordinateur. Avec elle, le son deviendra plus lumineux et le timbre est plus riche.
L'inconvénient principal est que de tels transistors ont peur de la statique. Vous pouvez prendre l'élément avec des mains électrifiées et échouera immédiatement, il s'agit d'une conséquence du contrôle de la clé à l'aide du champ. Ils recommandent de travailler dans des gants diélectriques connectés via un bracelet spécial à la mise à la terre, le fer à souder basse tension avec une piqûre isolée et les conclusions de convoyeur peuvent être liées au fil pour les raccourcir au moment de l'installation.
Les appareils modernes n'ont pratiquement pas peur de cela, car dans l'entrée, ils peuvent incorporer des dispositifs de protection du type stabilion, qui sont déclenchés lorsque la tension est dépassée.
Parfois, des amateurs de préoccupations novices atteignent l'absurdité, telles que la tête des têtes de feuille. Tout ce qui est décrit ci-dessus est obligatoire pour l'exécution, mais pas le respect des conditions ne garantit pas la défaillance de l'appareil.
Transistors de terrain avec obturateur isolé
Ce type de transistors est activement utilisé comme touches gérées à semi-conducteur. Et ils travaillent le plus souvent en mode clé (deux positions "sur" et "off"). Ils ont plusieurs noms:
1. Transistor MDP (semi-conducteur diélectrique en métal).
2. MOS-transistor (métal-semi-conducteur en métal).
3. Transistor MOSFET (semi-conducteur en métal-oxyde).
N'oubliez pas - ce ne sont que des variations du même nom. Le diélectrique, ou tel qu'il est également appelé oxyde, joue le rôle d'un isolant pour l'obturateur. Le diagramme situé sous l'isolant est représenté entre la N-Région près de l'obturateur et l'obturateur sous la forme d'une zone blanche avec des points. Il est fait de dioxyde de silicium.
Le diélectrique élimine le contact électrique entre l'électrode d'obturateur et le substrat. Contrairement au contrôleur P-N-Transition, il ne fonctionne pas sur le principe de l'expansion du chevauchement de la transition et du canal, et sur le principe de modification de la concentration de supports de charge dans le semi-conducteur sous l'action d'un champ électrique externe. Les transistors MOS sont deux types:
1. avec canal intégré.
2. Avec le canal induit
Dans le diagramme, vous voyez le transistor avec le canal intégré. Il est déjà possible de deviner que le principe de son travail ressemble à un transistor de terrain avec un contrôleur P-N-transition, c'est-à-dire Lorsque la tension d'obturation est zéro - le courant passe à travers la clé.
Autour de la source et du drain de deux zones avec une teneur accrue des transporteurs de charge d'impureté (N +) avec une conductivité accrue. Le substrat s'appelle la base du type P (dans ce cas).
Veuillez noter que le cristal (substrat) est connecté à la source, il est également tiré sur de nombreux symboles graphiques conditionnels. Avec une tension croissante sur l'obturateur dans le canal, un champ électrique transversal se produit, il repousse les supports de charge (électrons) et le canal se ferme lorsque le seuil UHI est atteint.
Lors de la soumission d'une tension négative de l'obturateur, le courant de flux tombe, le transistor commence à fermer - ceci s'appelle le mode d'épuisement.
Lors de l'application d'une tension positive sur le volet, le processus d'inverse a lieu - les électrons sont attirés, le courant augmente. Ceci est le mode d'enrichissement.
Tout ce qui précède est valable pour les transistors MOS avec un canal de type N intégré. Si le canal de type P Tous les mots "électrons" sont remplacés par des "trous", la polarité de la tension varie au contraire.
Selon la feuille de données sur ce transistor, la tension de seuil de l'obturateur est la source de notre zone d'une volt et sa valeur standard est de 1,2 V, vérifiez-la.
Le courant est devenu dans la microam. Si vous augmentez toujours la tension, cela disparaîtra complètement.
J'ai choisi un transistor au hasard et un dispositif assez sensible est tombé. Je vais essayer de changer la polarité de la tension afin qu'il y ait un potentiel positif sur la porte, vérifiez le mode d'enrichissement.
À une tension sur le volet 1b, le courant a augmenté quatre fois, par rapport à ce qui était à 0B (la première image de cette section). Il s'ensuit que, contrairement au type précédent de transistors et de transistors bipolaires, il peut fonctionner sans une cerclage supplémentaire à la fois pour augmenter le courant et le bas. Cette déclaration est assez impolie, mais dans la première approximation a le droit d'exister.
Ici, tout est presque le même que dans le transistor avec la transition de contrôle, à l'exception de la présence du mode d'enrichissement dans la caractéristique de sortie.
À la caractéristique du sto-obturateur, il est clairement constaté que la tension négative provoque le mode d'épuisement et la fermeture de la clé et de la tension positive sur l'enrichissement de la porte et une plus grande ouverture de la clé.
Les transistors de la vadrouille avec un canal induit ne comportent pas de courant en l'absence de tension sur la porte, ou plutôt il y a un courant, mais il est extrêmement petit, car Il s'agit d'un courant inverse entre le substrat et les parcelles primordiales du drain et de la source.
Le transistor de champ avec un obturateur isolé et un analogue de canal induit d'une clé normalement ouverte, le courant ne se poursuit pas.
S'il y a une tension de l'obturateur, parce que Nous considérons que le type N de la chaîne a provoqué que la tension est positive, les supports de charge négatifs dans la zone d'obturation sont attirés sous l'action du champ.
Donc, le "couloir" apparaît pour les électrons de la source au drain, le canal apparaît donc, le transistor s'ouvre et le courant est commencé à parcourir. Le substrat que nous avons un type P, il existe des chargeurs de base de charges (trous), des transporteurs négatifs sont extrêmement petits, mais sous l'action du champ, ils se détachent de leurs atomes et leur mouvement commence. D'où le manque de conductivité en l'absence de tension.
La caractéristique de sortie répète exactement la même chose dans la différence précédente réside uniquement que les tensions d'UBY deviennent positives.
La caractéristique de l'obturateur STOC montre la même chose, des différences à nouveau dans des tensions sur la porte.
Lorsque vous envisagez les caractéristiques voltaux, il est extrêmement important de regarder soigneusement les valeurs prescrites le long des axes.
12 V La tension a été soumise à la clé et sur la porte, nous avons 0. Le courant à travers le transistor ne procède pas.
Cela signifie que le transistor est complètement ouvert si ce n'était pas, le courant de cette chaîne serait 12/10 \u003d 1.2 R. À l'avenir, j'ai étudié comment ce transistor fonctionne et a découvert que sur 4 volts, cela commence à s'ouvrir.
En ajoutant 0,1V, j'ai remarqué qu'avec chaque dixième courant Volt, le courant augmente de plus en plus, et de 4,6 volts, le transistor est presque complètement ouvert, la différence avec la tension en 20V dans le flux de courant n'est que de 41 mA, à 1.1 et est un non-sens.
Cette expérience reflète que le transistor avec le canal induit ne peut être ouvert que lorsque la tension de seuil est atteinte, ce qui lui permet de fonctionner parfaitement comme une clé dans les schémas impulsions. En fait, IRF740 est l'un des plus courants.
Les résultats des mesures du courant d'obturateur ont montré que les transistors véritablement de champ ne consomment presque pas le courant de contrôle. À la tension de 4,6 volts, le courant était, seulement 888 sur (nano !!!).
À une tension de 20V, il était de 3,55 μA (micro). Dans le transistor bipolaire, il serait environ 10 mA, en fonction du coefficient de gain, qui est des dizaines de milliers de fois plus que le champ.
Toutes les clés ne sont pas ouvertes par de telles tensions, il est associé à la conception et aux caractéristiques des circuits des dispositifs où ils sont appliqués.
La capacité déchargée au premier point de temps nécessite un courant de charge important, et des périphériques de contrôle rares (contrôleurs PWM et microcontrôleurs) ont donc des sorties solides, les pilotes pour les volets de terrain sont utilisés, à la fois dans les transistors de champ et dans (bipolaire avec un obturateur isolé ). Ceci est un tel amplificateur convertit le signal d'entrée à la sortie de cette valeur et la force actuelle suffisante pour allumer et éteindre le transistor. Le courant de charge est également limité toujours connecté à la résistance de la porte.
Dans le même temps, certains volets peuvent être contrôlés du port du microcontrôleur à travers la résistance (le même IRF740). Nous avons affecté ce sujet.
Ils ressemblent à des transistors de champ avec un volet de contrôle, mais diffèrent en ce que sur le câlin, comme dans le transistor lui-même, l'obturateur est séparé du substrat et la flèche dans le centre indique le type de canal, mais dirigé du substrat sur le canal. , s'il s'agit de MOSFET N-Channel - dans la direction de l'obturateur et inversement.
Pour les clés avec une chaîne induite:
Peut-être ressembler à ceci:
Faites attention aux conclusions de la langue anglaise des conclusions, dans la fiche technique et les régimes sont souvent indiqués par eux.
Pour les clés avec canal intégré:
Contrairement aux transistors de champ avec une transition PN, dans lequel le déclencheur a un contact électrique direct avec la zone située à proximité du canal conducteur, dans les transistors MDP, l'obturateur est isolé de la zone spécifiée de la couche diélectrique .
Pour cette raison, les transistors TIR appartiennent à la classe de transistors de champ avec un obturateur isolé.
Transistors MDP (Structure diélectrique en métal - semi-conducteur) est effectuée à partir de silicium. En tant que diélectrique, l'oxyde de silicium SiO2 est utilisé. D'où un autre nom de ces transistors - MOS transistors (structure métallique - oxyde - semi-conducteur). La présence d'un diélectrique offre une résistance élevée d'entrée des transistors à l'étude (1012-1014 ohms).
Figure. 5.6. Désignations conditionnelles de transistors TIR avec un canal intégré de type N (A), de type P (B) et de sortie du substrat (B); avec canal induit de type N (g), type P (D) et sortie du substrat (E)
Le principe de fonctionnement des transistors TIR repose sur l'effet des variations de la conductivité de la couche semi-conductrice de surface sur la limite avec un diélectrique sous l'influence d'un champ électrique transversal. La couche semi-conductrice proche de la surface est un canal conducteur de ces transistors. Les transistors TIR effectuent deux types - avec canal intégré et induit.
Les transistors TIR sont généralement un dispositif à quatre électrodes. La quatrième fonction d'électrode (substrat) effectuant une fonction auxiliaire est dérivée du substrat de la plaque semi-conductrice initiale. Les trackers TIR peuvent ressembler à un canal p-type. Les conventions de transistors TIR sont illustrées à la Fig. 5.6 A-e.
Considérez les caractéristiques des transistors TIR avec un canal intégré. La conception d'un tel transistor avec un canal de type P est illustrée à la Fig. 5.7, a. Dans la plaque source du silicium de type R avec une technologie de diffusion, la source, le drain et le canal du type P sont créés. La couche d'oxyde de SiO2 effectue les fonctions de protection de surface près de la source et du drain, ainsi que l'isolement de l'obturateur du canal. Sortie de substrat (le cas échéant) Joignez-vous parfois à la source.
Stock (week-end) Caractéristiques du transistor de champ avec un canal de type P intégré pour le cas d'une connexion de substrat à la source est illustré à la Fig. 5.7, b. Par type, ces caractéristiques sont proches des caractéristiques du transistor de champ avec la transition p-n. Considérez la caractéristique à UBY \u003d 0, ce qui correspond à la connexion de l'obturateur avec la source. Tension externe Appliqué sur le site de la source - le flux d'un pôle positif au drain. Depuis que UBY \u003d 0, un flux de courant, déterminé par la conductivité initiale du canal traverse le périphérique. Dans la section initiale de 0-A, lorsque la chute de tension du canal est faible, la dépendance de IC (UCI) est proche de linéaire. Comme il s'approche du point B, la chute de tension du canal conduit à un effet de plus en plus significatif de son rétrécissement (ligne pointillée de la Fig. 5.7, a) sur la conductivité du canal, qui réduit l'augmentation des augmentations de courant de section A-B. Après le point B, le canal conducteur est réduit au minimum, ce qui provoque une limitation des augmentations de courant et de l'apparence des caractéristiques de la section II de la canopée.
Figure. 5.7. La conception du transistor TIR avec le canal intégré du type P (A); Caractéristique de l'obturateur STOC (B); Caractéristique de l'obturateur STOC (B)
Nous montrons l'effet de l'obturateur de tension - la source sur le flux de caractéristiques de stock.
Dans le cas d'une application à l'obturateur de tension (UBY, lors de la candidature d'un obturateur de tension UBY\u003e 0, le champ d'obturateur attire des électrons dans le canal à partir de la couche P de la plaque semi-conductrice. La concentration de supports de charge dans le canal augmente , qui correspond au mode d'enrichissement du canal par les porteurs. La conductivité du canal augmente les fonctions de stock avec UBY\u003e 0 sont situées au-dessus de la courbe source (UBY \u003d 0).
Pour le transistor, il y a une limite pour augmenter la tension des USS en raison de l'apparition de la ventilation de la station adjacente au débit de drainage - l'obturateur. Caractéristiques en ligne, la ventilation correspond à la réalisation d'une certaine quantité d'USI.PR. Dans le cas de Uzi 0 (mode d'enrichissement).
La conception du transistor MDP avec un canal de type P induit est illustrée à la Fig. 5.8, p. Le canal de conductance n'est pas spécifiquement créé, mais est formé (induit) en raison de l'afflux d'électrons de la plaque semi-conductrice dans le cas d'une application à la vanne de tension de polarité positive par rapport à la source. En raison de l'afflux d'électrons dans la couche presque surface, la conductivité électrique du semi-conducteur se produit, c'est-à-dire Le canal de type C conducteur est induit en connectant les drains et la région source. La conductivité du canal augmente avec l'augmentation de la polarité positive attachée au stress. Ainsi, le transistor avec un canal induit ne fonctionne que dans le mode d'enrichissement.
Stock (sortie) Les caractéristiques du transistor de champ avec un canal de type P induit sont illustrées à la Fig. 5.8, b. Ils sont proches de l'apparence de caractéristiques similaires du transistor avec un canal intégré et ont le même caractère de la dépendance de l'IS \u003d F (USI). La différence est que le courant du transistor est contrôlé par une tension d'une polarité, qui coïncide avec la polarité de la tension USI. Le courant est de zéro à UBY \u003d 0, tandis que dans le transistor avec le canal intégré, il est nécessaire de modifier la polarité de la tension sur le déclencheur par rapport à la source. La vue de la caractéristique de l'obturateur STOC du transistor avec le canal induit est illustrée à la Fig. 5.8, dans.
Les transistors TIR des deux types sont disponibles sur la même gamme de courants et des contraintes que des transistors avec une transition P-P. Environ le même ordre des grandeurs a une forte tenue et la résistance interne de RI. En ce qui concerne les réservoirs de résistance à l'entrée et d'interelectrode, les transistors TIR ont de meilleurs indicateurs que les transistors avec une transition p-n. Comme indiqué, la résistance d'entrée en eux est de 1012-1014 ohms. La valeur des conteneurs interélectrodes ne dépasse pas: pour Qi, le SSI est de 10 pf, pour le BPC - 2 PF. Le schéma de substitution du transistor MDP est similaire au schéma de substitution des transistors de champ avec une transition p-n-transition (voir figure 5.5).
Les transistors TIR sont largement utilisés dans l'exécution intégrale. Les microciricuits sur les transistors TIR ont de bonnes technologies, peu coûteuses, la capacité de travailler à une tension d'alimentation plus élevée que des copeaux sur des transistors bipolaires.
Conférence 14.
Ces transistors sont abrégés appelés transistors Tir. Ils peuvent être de deux types: transistors avec un canal et des transistors induits avec un canal intégré. Dans la première partie, le canal se produit sous l'action de la tension de commande fournie entre l'obturateur et la source. En l'absence d'une telle tension, ces transistors sont fermés (sont donc appelés transistors normalement fermés). Dans les cas où un tel transistor est utilisé normalement fermé clé électroniqueLa direction n'exige aucun stress pour déplacer constamment le potentiel d'obturation. Toutefois, si vous organisez le décalage approprié, le transistor fonctionnera comme amplificateur linéaire de signaux de tension alternés.
Dans les transistors du deuxième type, le canal conducteur est créé dans le processus de fabrication. Par conséquent, ils sont normalement ouverts et peuvent améliorer le signal variable même sans décalage de potentiel d'obturation. Si les transistors avec le canal induit ne peuvent fonctionner que dans le mode d'enrichissement du canal avec des supports multimédias libres du type requis, les transistors avec le canal intégré sont capables de fonctionner à la fois dans le mode d'enrichissement et en mode de densité. Comparé à etat initial La résistance du canal de ces transistors peut être augmentée ou diminuée à l'aide d'un signal de commande externe.
Dans les transistors TIR (contrairement aux transistors avec le gestionnaire r-p-la transition) L'obturateur en métal est isolé du canal dans le volume semi-conducteur de la couche diélectrique. De plus, les transistors TIR ont également une quatrième conclusion appelée substrat (P).
Principes d'action Transistors TIR avec des canaux induits r-Type I. p-comme qualitativement pas différent. Ici, comme dans n'importe quel transistor TIR, la tension de commande peut être fournie entre l'obturateur et le substrat et indépendamment sur le substrat et le déclencheur.
Lors de la soumission d'une tension négative U. Les électrons de Zi de la couche de surface proche sont repoussés dans les profondeurs du semi-conducteur et les trous se déplacent à la surface. La couche de surface acquiert la conductivité électrique du trou . Il apparaît une couche mince avec un type de conduction inverse, qui agit comme un canal. Si la tension est appliquée entre la source et le fugueur, les trous, en déplaçant le canal, créez un courant de flux. En modifiant la tension sur la porte, il est possible d'étendre ou de limiter le canal et de réduire ainsi la résistance du canal et, par conséquent, le courant de flux.
Tension sur la porte à laquelle le canal conducteur apparaît, s'appelle la tension de seuil U. Zi. pores. Étant donné que le canal se produit progressivement, la tension augmente sur la porte, puis éliminer l'ambiguïté dans sa définition, une certaine valeur du courant d'écoulement est généralement définie, lorsque l'obturateur a été dépassé, le potentiel d'obturation a atteint une tension de seuil U. Zi. pore .
Comme la concentration des trous induits est éliminée de la surface semi-conductrice. À distance, une épaisseur d'un canal approximativement égale, la conductivité électrique devient sa propre. Ensuite, la couche appauvrie par les principales chargeuses (c'est-à-dire r-p.-transition). Grâce à lui stock, source et canal sont isolés du substrat, car r-p.- La transmission est décalée avec une tension appliquée dans la direction opposée. Il est évident que sa largeur et, par conséquent, la largeur du canal peut être modifiée en raison de l'alimentation de tension supplémentaire sur le substrat par rapport aux électrodes du drain et de la source. Par conséquent, le courant de flux peut être contrôlé non seulement en modifiant la tension sur le volet, mais également en modifiant la tension du substrat. Dans ce dernier cas, la gestion du transistor TIR est similaire à la gestion du transistor de terrain avec le gestionnaire. r-p.-Là.
Pour former un canal à l'obturateur, la tension doit être remplie, plus grande U. Zi. pore . Dans ce cas, l'épaisseur de la couche inverse générée s'avère être nettement inférieure à l'épaisseur de la couche épuisée; Si l'épaisseur de la couche épuisée varie de centaines à des milliers de nanomètres, l'épaisseur du canal induit n'est que de 15 nanomètres. En d'autres termes, les trous du canal induit "pressé" à la surface du semi-conducteur, de sorte que la structure et les propriétés de la bordure du semi-conducteur - la lecture diélectrique dans les transistors TIR un rôle très important.
Considérez la famille des caractéristiques voltaux de sortie (WA) du transistor TIR avec un canal induit. En figue. 13.1 On peut voir que chacun des graphiques correspondant à une certaine valeur de tension U. Zi, a trois parcelles. À la section initiale, le courant de flux augmente rapidement (espace escarpé ou ohmique). Ensuite, il y a une faible dépendance du flux d'écoulement de la tension U. Si (zone de couleur ou flux de flux de débit) et complète le calendrier d'une section de panne.
On peut noter que le week-end des transistors des transistors à l'étude est similaire au week-end des transistors de terrain avec le gestionnaire. r-p-transition. Comme des transistors avec des gestionnaires r-p.- transistor, transistors MDP à basse tension U. C (dans la région I; Fig. 13.1) se comporter comme une résistance contrôlée linéarisée. Avec une tension croissante U. La largeur du canal diminue en raison des gouttes de tension sur elle et des modifications du champ électrique résultant. Ceci est particulièrement manifesté dans la partie de la chaîne, située près du drain .
Les approximations analytiques des caractéristiques de la volette des transistors TIR ne sont pas très pratiques et sont peu utilisées dans la pratique de l'ingénierie. Cependant, avec des estimations indicatives du courant d'écoulement dans le domaine de la saturation, une équation peut être utilisée.
, (13.1)
.
L'action de contrôle du substrat peut être prise en compte en introduisant le coefficient d'influence sur le substrat.
, (13.2)
appelé une caractéristique abrupte sur le substrat. Il montre combien la tension de la porte doit être modifiée pour changer la tension de substrat. U. PI Stream JE. C est resté inchangé. S'il y a simultanément des tensions sur la porte et le substrat, puis dans l'expression (13.1) et (13.2) à la place U. Zi devrait être substitué
U. Zi. Ef \u003d. U. Zi - H. U. Pi (13.3)
Les propriétés inertielles des transistors TIR dépendent de la vitesse de mouvement des supports de charge dans le canal, ainsi que des conteneurs interélectrodes entre le drain et la source ( DE S), entre le substrat et la source ( DE PI) et entre le substrat et le stock ( DE PS). De plus, la vitesse des transistors dépend des valeurs de la résistance à travers laquelle ces réservoirs sont chargés et déchargés. Dans le même temps, en raison de la petite période de la conduite de transporteurs à travers une chaîne, ce qui a généralement une longueur de 0,1 à 5 μm, l'influence de ce dernier est généralement négligée.
Lors du calcul des schémas construits sur des transistors TIR avec un canal induit, ce qui équivaut aux systèmes de remplacement de ces transistors, dans lequel des conteneurs électriques sont responsables des propriétés inertielles. En figue. 13.2 montre l'un de ces schémas. Il faut dire que les valeurs des conteneurs inclus dans régime équivalent (Par exemple, dans ce type présenté à la Fig. 13.2) ne sont pas toujours connus. De plus, certains d'entre eux (en particulier, DE PS I. DE PI) varie en fonction des tensions des électrodes. Par conséquent, dans la pratique, le conteneur d'entrée du transistor est souvent mesuré pour un circuit avec une source totale ( DE 11i), sa sortie ( DE 22i) et en passant ( DE 12i) capacité. Ces conteneurs caractérisent les paramètres du transistor de champ, qui, à un mode de mesure donné, est représenté par un circuit équivalent de la Fig. 13.3. . Ce schéma ne reflète pas avec précision les caractéristiques du transistor, mais ses paramètres sont connus ou peuvent facilement être mesurés. Typiquement, les valeurs des conteneurs de circuit avec la Fig. 13.3 Suivre: Capacité d'entrée DE 11i "1¸5pf, capacité de passage DE 12i \u003d 0,22 pf, capacité de sortie DE 22i \u003d 2¸6 pf.
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Outre l'inclusion dans le circuit équivalent du transistor des conteneurs interélectrodes, la dépendance de la fréquence de la caractéristique d'obturateur escarpé est utilisée pour prendre en compte l'inertie. L'équation de contrôle de raidité Les caractéristiques des transistors TIR sont les mêmes que pour les transistors de champ avec le gestionnaire r-p.-Là:
, (13.4)
où w gr est "w z \u003d 1 / t z, et t z" R S.OkR × DE 3. Dans un boîtier typique, avec une longueur du canal 5 μm, la fréquence limite sur laquelle la raideur est diminuée de 0,7 fois, se situe à moins de quelques centaines de mégahertz.
La dépendance de la température de la tension de seuil et de la tension de coupure est due à la variation de la position du niveau de Fermi, une modification de la charge de volume dans la zone épuisée et l'effet de la température sur la taille de la charge dans le diélectrique . Dans les transistors TIR, vous pouvez trouver un point de fonctionnement thermostable dans lequel le courant d'écoulement dépend uniquement de la température. Différents transistors ont un courant de flux dans un point thermostable dans JE. C \u003d 0.05¸0.5 mA. Un avantage important des transistors TIR avant les transistors bipolaires est une petite chute de tension sur elles lors de la commutation de petits signaux. Donc, si dans les transistors bipolaires en mode saturation U. Ce fondamental ne peut pas être inférieur à plusieurs dizaines - centaines de millivolt, puis à des transistors MDP à de petits courants JE. C est la chute de tension (car dans ce cas, le transistor fonctionne dans une zone abrupte) un peu et est déterminée par le courant JE. C résistance au canal C R Si. Ouvert:
U. C \u003d. JE. DE × R. Si.takr à | U. Si |< | U. Si. nous |. (13.5)
Avec une diminution JE. C Il peut être réduit à une valeur qui cherche à zéro.
Transistors tir avec un canal intégré. Ici, comme ci-dessus, nous considérons le transistor avec un canal d'un seul type (type P), car les principes du fonctionnement des transistors avec des canaux de type R- ou de P même.
Un tel transistor est fabriqué à partir d'une plaque cristalline à semi-conducteur avec un faible niveau d'amarrage par des donateurs ayant une faible conductivité prononcée p-Taper. Sur l'une des surfaces de la plaque, la méthode de diffusion à haute température est agencée par une couche avec une teneur élevée en impuretés des donateurs (conductivité p +). La couche métallique (électrode du substrat) est pulvérisée sur la surface de cette couche. Sur la surface opposée de la plaque semi-conductrice, la méthode de diffusion locale de l'impureté acceptée fait deux zones séparées du semi-conducteur avec p +-Type de conductivité (drainage et région source), et ensuite, également par diffusion, la couche mince du canal est faite entre elles, ayant une conductivité faiblement prononcée r-Taper.
Ainsi, les zones de stock et de source sont connectées galvaniquement (il n'y a pas de r-p-transition). Entre les régions de S. r-Type de conductivité et le volume principal de la plaque à semi-conducteurs (substrat) est formé r-p-transition. Sur la surface des régions de stock et de source, les électrodes métalliques sont éclaboussées auxquelles les conclusions du drain et la source sont soudées respectivement. La surface de la plaque semi-conductrice à l'emplacement du canal est revêtue d'une couche d'isolant (dioxyde de silicium) et une électrode en métal (obturation) est pulvérisée sur cette couche. En fonction de la polarité de la tension entre le canal et la porte, il y a une extension ou une rétrécissement du canal intégré et, par conséquent, une diminution ou une augmentation de la résistance du canal.
Nous soulignons que dans les transistors avec le canal intégré, le courant de la chaîne de flux s'écoulera et à une tension nulle sur la porte. Pour l'arrêter, il est nécessaire de fixer une tension positive à l'obturateur (avec une structure de canal r-TYPE), égal ou plus grand coupé U. Z.ots . Dans le même temps, les trous de la couche inverse seront évinés, presque complètement, profondément dans le semi-conducteur et le canal disparaîtra. Lorsque la tension négative est appliquée, le canal est en expansion et le courant augmente. Par conséquent, les transistors TIR avec des canaux embarqués fonctionnent à la fois en mode d'épuisement et en mode d'enrichissement.
Conformément aux estimations indicatives du débit de courant du transistor avec le canal intégré dans la zone de saturation, vous pouvez utiliser l'équation.
, (13.6)
.
Les graphismes de la famille du week-end du transistor TIR avec le canal intégré diffèrent des transistors MDP correspondants avec le canal induit uniquement par le fait qu'il y a une tension U. Zi peut prendre des valeurs positives et négatif. Sous la forme de ceux-ci et d'autres graphismes sont identiques. Ici aussi, il y a une région cool (ohmic) I, un flux de flux de flow II et une zone de panne de canal de transistor dans la place la plus réduite, III.
Pour calculer les circuits amplificateurs sur les transistors TIR avec un canal intégré, un schéma de substitution transistor représenté sur la Fig est recommandé. 6.17. Il comprend des éléments: le conteneur d'entrée du transistor dans un circuit avec une source courante ( DE 11i), sa capacité de production ( DE 22i), capacité de passage ( DE 12i), résistance au différentiel de sortie ( R Si. DIF) et la source actuelle définissant les propriétés d'amplification du transistor.
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Typiquement, les valeurs du système de substitution du transistor sont les valeurs suivantes: DE 11i "1¸5pf, DE 12i \u003d 0,22 pf, DE 22i \u003d 2¸6 pf. La magnitude de la résistance R Si. DIP allant de dizaines à des centaines com.
Considérez certains des transistors PPP et de leurs valeurs estimées. Parmi eux, les principaux sont:
1. Caractéristiques de caractère crudy
(pour U. C \u003d const et U. Pi \u003d const; S. \u003d 0,1¸500 MA / C);
1. Caractéristiques du balayage CRF
(pour U. C \u003d const et U. Zi \u003d const; S. N \u003d 0,1¸1 ma / c);
2. Démarrer le courant JE. C sieste (courant de flux à zéro tension U. Zi; dans les transistors avec des gestionnaires r-p.-Là JE. C nach \u003d 0,2¸600 mA; Pour les transistors avec un canal à intégré à la technologie JE. C nach \u003d 0,1¸100 mA; Avec le canal induit JE. C. nach \u003d 0.01¸0.5 μA);
4. Voltage de seuil U. Zi. pores ( U. Zi. pore \u003d 1¸6 c);
5. Stock de résistance - Source en état ouvert R S.otkr
(R Si. Ouvert \u003d 2¸300 ohms);
6. Courant de flux permanent maximum JE. C. Max ( JE. C. max \u003d 10¸700 mA);
7. Courant de flux résiduel JE. C. OST - courant d'écoulement en tension U. Zi. Ots ( JE. C. Ost \u003d 0,001¸10 mA);
8. Fréquence maximale Renforcement f R. - Fréquence sur laquelle le coefficient de gain de puissance À W. R égal à un ( f R. Peut prendre des valeurs de TENS à des centaines de MHz).
Informations similaires.
Transistors de terrain
Le transistor de champ est un dispositif convertisseur semi-conducteur dans lequel le courant de courant à travers le canal est contrôlé par un champ électrique qui se produit lorsque la tension est appliquée.entre l'obturateur et la source. Conçu pour améliorer la puissance des oscillations électromagnétiques.
Les transistors de champ sont utilisés dans des cascades amplificatrices avec une grande résistance d'entrée, des périphériques de clé et logiques, dans la fabrication de copeaux.
Principe de fonctionnementtransistor de terrainoS Rouge sur l'utilisation de supports de charge d'un seul signe (électrons ou trous). Le contrôle actuel est effectué en modifiant la conductivité du canal à travers laquelle le courant du transistor coule sous l'influence du champ électrique. Par conséquent, ces transistors sont appelés Wilderness.
Selon le procédé de création d'un canal, des transistors de champ avec un obturateur sous la forme d'une commande R-n.- Transition et avec un obturateur isolé (transistors TIR - ou MOP): canal intégré et canal induit.
En fonction de la conductivité du canal, les transistors de champ sont divisés en transistors de champ avec un canal du type R ettransistors de champ avec canaln.- taper. Le canal canal a une conduction sur trous etn.- Type - électronique.
Transistor de champ avec contrôlen.- la transition est un transistor de terrain, dont l'obturateur est séparé dans les relations électriques du canaln.- Les transferts se sont déplacés dans la direction opposée.
Le périphérique du transistor de champ avec le contrôlen.- transformation (canaln.- taper)
Désignation conditionnelle du transistor de terrain avec R-n.- transformation et canaln.- type (a), canal canal (b)
Le champ de transistor de champ s'appelle une zone dans un semi-conducteur, dans laquelle le courant des principaux porteurs de charge est réglementé en le modifiant la Coupe transversale.
L'électrode, à travers laquelle le canal comprend des supports de charge, est appelée source. L'électrode à travers laquelle les supports de charge de base quittent le canal - stock. L'électrode de régulation de la section transversale du canal due à la tension de commande - l'obturateur.
La tension de commande (entrée) est fournie entre l'obturateur et la source. TensionU.zi est le contraire pour les deuxn.- transitions. Largeurr- n.- Transitions et, par conséquent, la zone transversale effective du canal, sa résistance et son courant dans le canal dépendent de cette tension. Avec sa croissance se développen.- Transitions, la zone de la section de canal conducteur diminue, augmente sa résistance et, par conséquent, le courant dans le canal diminue. Par conséquent, si entre la source et le vidange, tournez la source de tensionU.si Puis le flux de fluxJE.deL'écoulement de la canal peut être contrôlé en modifiant la résistance (section transversale) du canal à l'aide de la tension fournie sur le déclencheur. Dans ce principe, le travail du transistor de terrain avec le gestionnairer-n.- transition.
À la tension U.zi\u003d 0 section de canal est la plus grande, sa résistance est la moindre et le moindreJE.de Il s'avère le plus grand.Parler de Stok. JE.avec nach pour U.zi\u003d 0 est appelé le flux de courant initial.Tension U.zidans lequel le canal se chevauche complètement et le courant de fluxJE.de Il devient très petit (dixième fractions du micronomètre), appelée tension de coupureU.ziuc.
Caractéristiques statiques du transistor de terrain avec le contrôle n.- Transition
Stock (week-end) caractéristiques du transistor de terrain avec r-n.- Transition et canaln.- Tapez, reflète la dépendance du courant de courant de la tensionU.s. Avec tension fixeU.zi: JE.c.= f.(U.s.) Comme U.zi= const..
Caractéristiques Volt-Ampere du transistor de terrain avecp-p-transition et canal p-type: A - stock; b -Étude
La caractéristique du transistor de terrain est que sur la conductivitécanal affecte la tension de commandeU.ziet tension U.s.. Pour U.s.\u003d 0 courant de sortie JE.de\u003d 0. pli U.s.> 0 (U.zi\u003d 0) canal flux dans le canalJE.c.En conséquence, une chute de tension est créée, augmentant dans la direction du drain. La chute totale de la tension du site de la source de site est égaleU.s.. Augmentation de la tensionU.s. Il provoque une augmentation de la chute de tension du canal et réduit sa section transversale, et donc une diminution de la conductivité du canal. Avec une certaine tensionU.s. Il y a un rétrécissement du canal dans lequel les limites des deuxn.- Les transitions sont réduites et la résistance du canal devient élevée. Telle tensionU.s. Tension d'appel de saturationU.s.nous. Lorsque vous postulez une tension inverseU.ziun rétrécissement supplémentaire du canal se produit et son chevauchement est livré avec une valeur de tension plus petite.U.s.nous. En mode de fonctionnement, la plage de caractéristiques de sortie est utilisée.
Transistors de terrain avec obturateur isolé
Sur le transistor de champ avec un obturateur isolé (transistor TIR), l'obturateur est séparé en termes électriques du canal par une couche diélectrique.TIR - transistors en tant qu'oxyde de silicium d'utilisation diélectriqueSio.2. Un autre nom de tels transistors - MOS-Transistors (métal-semi-conducteur).
Le principe de fonctionnement des transistors TIR est basé sur la modification de la conductivité de la couche de surface du semi-conducteur sous l'influence du champ électrique transversal. La couche de surface est un canal conducteur de ces transistors. TIR - transistors effectuent deux types - avec intégré canal et avec le canal induit.
Conception TIR - transistor avec canal intégrén.-Taper. Dans la plaque source de type R Silicon avec une résistivité relativement élevée, deux zones dopées avec le type opposé de conductivité électrique sont créées à l'aide de la technologie de diffusion -n.. Ces zones provoquent des électrodes métalliques - source et stock. Il y a un canal de surface avec une conductivité électrique entre la source et le ruissellementn.- taper. La surface du cristal semi-conducteur entre la source et le drain est recouverte d'une fine couche de diélectrique. L'électrode en métal est appliquée à cette couche - l'obturateur. La présence d'une couche diélectrique permet la tension de contrôle des deux polarités à l'obturateur.
Lorsque vous postulez pour un volet de tension positif,créé Les trous de champ électrique du canal seront poussés dans le substrat et les électrons du substrat dans le canal. Le canal est enrichi - électrons et sa conductivité augmente avecagriculture Talk Flow. Ceci est appelé mode d'enrichissement.
Lors de la demande d'obturateurnégatif La tension relative à la source, un champ électrique est créé dans le canal, sous l'influence de laquelle les électrons sont poussés hors du canal au substrat et les trous sont dessinés du substrat au canal. Le canal est décalé par les principaux porteurs de charge, la conductivité diminue et le courant d'écoulement diminue. Ce mode transistor est appelé mode d'appauvrissement.
Dans de tels transistors quandU.zi\u003d 0, si vous appliquez la tension entre le drain et la source (U.s.> 0) Flux de flux de fluxJE.denach., appelé l'initiale et, représentant le flux d'électrons.
Le canal de conductivité du canal n'est pas créé et est formé en raison de l'afflux d'électrons de la plaque semi-conductrice, avec l'application à la vanne de la polarité positive par rapport à la source. En l'absence de cette tension de canal, il n'y a pas et entre la source et le drainn.-Type n'est que le cristal du type R et sur l'un desn.- Les transitions éteignent la tension inverse. Dans cet état, la résistance entre la source et le drain est grande et le transistor est verrouillé. Mais lors de la présentation d'une tension positive sur le volet, les électrons seront déplacés des zones source et d'écoulement et de la région au shtage. Lorsque la tension d'obturateur dépasse la valeur de seuilU.poreDans la couche de surface, la concentration d'électrons dépassera la concentration de trous et l'inversion du type de conductivité électrique se produira, le canal conducteur est induit.n.-Type reliant les zones de la source et du drain. Le transistor commence à effectuer le courant. Plus la contrainte positive de l'obturateur est grande, plus la conductivité du canal et du courant de flux est grande. Le transistor avec un canal induit ne peut fonctionner que dans le mode d'enrichissement.
Désignation conditionnelle TIR - transistors:
a - avec canal intégrén.- taper;
b - avec canal de canal intégré;
b - avec une conclusion du substrat;
g - avec le canal induitn.- taper;
d - avec un canal induit du type R;
e - avec la conclusion du substrat.
Caractéristiques du champ statique TIR - transistors.
Pour U.zi\u003d 0 à travers le dispositif circule le courant déterminé par la conductivité d'origine du canal. Dans le cas d'une application à la voltage du voletU.zi< 0 Le champ d'obturateur a un effet repoussant sur les électrons - les supports de charge dans le canal, ce qui entraîne une diminution de leur concentration dans le canal et la conductivité du canal. En raison de ces fonctionnalités de stock avecU.zi< 0 sont situés sous la courbe correspondant àU.zi= 0.
Lors de l'alimentation sur la vanneU.zi>
0 Le champ d'obturateur attire des électrons dans le canal de la plaque à semi-conducteur du type R. La concentration de supports de charge dans le canal augmente, la conductivité du canal augmente, le courant de fluxJE.de Augmente. Caractéristiques du stockU.zi>
0 sont situés au-dessus de la courbe source lorsqueU.zi= 0.
La différence entre les caractéristiques du stock est que le contrôle du courant du transistor est effectué par une tension d'une polarité qui coïncide avec la polarité de la tensionU.s.. Actuel JE.c.\u003d 0 comme U.s.\u003d 0, tandis que dans le transistor avec le canal intégré pour cela, vous avez besoinchanger de polaritétension sur le volet par rapport à la source.
Paramètres PMP - Les transistors sont similaires aux paramètres des transistors de champ avecn.- transition. Dans la résistance des intrants des transistors TIR a de meilleurs indicateurs que les transistors avecn.- transition.
schémas d'inclusion
Le transistor de terrain peut être inclus avec la source globale-A (OI), le ruissellement global - dans (OS) et le déclencheur commun-B (Oz).
Le plus souvent applique un schéma avec OI. La cascade avec la source globale donne un très grand renforcement du courant et de la puissance. Schéma avec un schéma similaire Oz avec environ. Il n'améliore pas le courant et donc le gain de puissance est inférieur à celui du schéma d'OI. Cascade Oz a une faible résistance d'entrée, en relation avec laquelle il a une utilisation limitée.
cascade d'amplification sur les transistors de terrain
Le schéma de l'amplificateur fait selon le schéma avec OI.
Le transistor en mode de repos est fourni par un courant de flux constantJE.sP et la tension correspondantesource de stoke U.siroter. Ce mode est fourni par la tension de biais sur le champ du transistor de champU.zIP *: FRANÇAIS. Cette tension se produit sur la résistanceRetlors du passage actuelJE.sP (U.Ret=
JE.sPRet) et appliqué à l'obturateur en raison de la communication galvanique à travers la résistanceR3
. Résistance RetEn plus de veiller à la tension de décalage d'obturateur, elle est également utilisée pour la stabilisation de la température du mode de fonctionnement de l'amplificateur. dcStabilisationJE.sP. À la résistanceRet Le composant variable de la tension n'a pas été distingué; il est shunted par un condensateur avecet. Cette et assurer la constance du coefficient d'amélioration de la cascade.
Transistors de terrain Appelé dispositifs à semi-conducteurs actifs, généralement avec trois conclusions dans lesquelles le courant de sortie est contrôlé à l'aide d'un champ électrique. (electrono.ru)
La définition non seulement confirmait nos hypothèses, mais a également démontré la particularité des transistors de terrain - la commande de courant de sortie se produit en modifiant le champ électrique appliqué, c'est-à-dire Tension. Mais dans les transistors bipolaires, comme nous nous souvenons, le courant de sortie contrôle le courant d'entrée de la base.
Un autre fait sur les transistors de terrain peut être trouvé en tournant l'attention sur son autre nom - unipolaire. Cela signifie que dans le processus de flux de courant, ils ne participent qu'un seul type de porteurs de charge (ou électrons, ou trous).
Trois contact des transistors de terrain sont appelés la source (source de transporteur actuelle), portail (électrode de contrôle) et stock (électrode où les porteurs circulent). La structure semble simple et très similaire au dispositif du transistor bipolaire. Mais il est possible de mettre en œuvre au moins deux manières. Par conséquent, les transistors de champ sont distingués avec contrôle p-n transition et avec obturateur isolé.
En général, l'idée de ce dernier est apparue dans les années 20 du XXe siècle, bien avant l'invention des transistors bipolaires. Mais le niveau de technologie nous a permis de le réaliser uniquement en 1960. Dans les années 50, il a été décrit d'abord théoriquement, puis reçu le mode de réalisation du transistor de champ avec le contrôle de la transition P-N. Et, comme leurs "homologues" bipolaires, les transistors de terrain jouent toujours un rôle énorme dans l'électronique.
Avant de passer à l'histoire de la physique des transistors unimépolaires, je souhaite rappeler des liens pour lesquels vous pouvez actualiser vos connaissances sur la transition P-N: une fois et deux.
Transistor de champ avec un contrôleur P-N-Transition
Alors, comment est le premier type de transistors de terrain? L'appareil est basé sur une plaque à semi-conducteur avec conductivité (par exemple) type P. En meurtrier, il a des électrodes, alimentant la tension auquel nous obtenons le courant de la source au drain. D'en haut sur cette assiette, il y a une zone avec le type de conduction opposée, à laquelle la troisième électrode est connectée - l'obturateur. Naturellement, entre l'obturateur et la région P sous celle-ci ( canal) La transition P-N se produit. Et puisque la n-couche est significativement w.le canal, puis la majeure partie de l'élimination des porteurs de déplacement de la zone de transition sera sur la couche de p. En conséquence, si nous soumettons de la tension de transition du biais inverse, puis de la fermeture, il augmentera considérablement la résistance du canal et réduira le courant entre la source et le drain. Ainsi, le courant de sortie du transistor est contrôlé par tension (champ électrique) de l'obturateur.Vous pouvez dessiner l'analogie suivante: la transition P-N est un barrage, ce qui a chevauché le flux de transporteurs de charge de la source au drain. Augmentation ou réduisant la tension inverse sur elle, nous ouvrons / fermons les passerelles sur celui-ci, en ajustant l'alimentation en eau (courant de sortie).
Alors, B. mode de fonctionnement Le transistor de champ avec le contrôle de la tension de transition P-N sur la porte doit être soit à zéro (le canal est complètement ouvert) ou inverse. 
Si la valeur de tension inverse devient si grosse que la couche de verrouillage fermera le canal, le transistor ira dans mode coupé.
Même avec une tension nulle sur l'obturateur, il y a une tension inverse entre l'obturateur et le drain, égal à la tension de contrainte-stock. C'est pourquoi la transition P-N a une forme aussi inégale, en expansigeant à la zone de drainage.
Il va sans dire que vous pouvez créer un transistor avec un canal de type N et un obturateur de type P. L'essence de son travail ne changera pas.
Les images graphiques conditionnelles des transistors de champ sont illustrées sur la figure ( mais - avec un canal de type P, b. - avec canal de type N). La flèche indique ici la direction de la couche P à la n-couche.
Caractéristiques statiques du transistor de terrain avec un contrôle P-N-Transition
Étant donné que le courant d'obturateur est généralement petit ou égal à zéro, nous ne considérerons pas les caractéristiques des entrées graphiques des transistors de champ. Tournons tout de suite au week-end ou au stock. Au fait, ils sont statiques car la tension constante est fournie à l'obturateur. Ceux. Il n'est pas nécessaire de prendre en compte les points de fréquence, les processus transitoires, etc.
Production (stock) La dépendance du courant d'écoulement de la tension source-stock est appelée avec la tension constante de l'obturateur. Dans la photo - calendrier à gauche.
Trois zones peuvent être clairement distinguées sur le graphique. Le premier d'entre eux est la zone de forte augmentation du flux de courant. C'est le soi-disant Région "Ohomic". Le canal "East Steel" se comporte comme une résistance dont la résistance est contrôlée par une tension sur le volet du transistor.
Deuxième zone - zone de saturation. Il a une vue presque linéaire. Ici, il y a un chevauchement de canaux dans le domaine du drain, ce qui augmente avec la croissance ultérieure du stock de tension de sortie. En conséquence, la résistance du canal augmente et la résistance et le courant de stock change de manière très faiblement faiblement (la loi de l'OHM). C'est cette section que les caractéristiques sont utilisées dans la technique d'amplification, car ici les plus petites distorsions non linéaires des signaux et les valeurs optimales des paramètres de petit signal sont essentielles pour l'amplification. Ces paramètres incluent la raideur des caractéristiques, de la résistance interne et du coefficient de gain. Les valeurs de toutes ces phrases incompréhensibles seront décrites ci-après.
Graphiques de la troisième zone - zone de chargementdont le nom parle de lui-même.
Sur le côté droit de la figure montre un calendrier d'une autre dépendance importante - sTOC-obturateur. Il montre comment le courant de flux de la tension de l'obturateur est la source à une tension constante entre la source et le débit. Et c'est sa raideur qui est l'un des principaux paramètres du transistor de terrain.
Transistor de champ avec obturateur isolé
Ces transistors sont également souvent appelés TIR (semi-conducteur diélectrique-métal) - ou MOP (oxyde métallique-semi-conducteur) -Transistors (fre. Transistor à effet de champ à semi-conducteur métallique-oxyde-semi-conducteur, MOSFET). De tels dispositifs ont un obturateur séparé du canal avec une fine couche de diélectrique. Base physique Leur travail est l'effet de modifier la conductivité de la couche de surface du semi-conducteur à la limite avec un diélectrique sous l'influence du champ électrique transversal.
Le dispositif des transistors est ce qui suit. Il existe un substrat d'un semi-conducteur avec P-conductivité, dans lequel deux zones fortement alloyées avec n-conductivité (source et stock) sont fabriquées. Un cavalier étroit près de la surface fonctionne entre eux, dont la conductivité est également de type N. Au-dessus de la surface de la plaque, une fine couche de diélectrique (le plus souvent du dioxyde de silicium - d'ici, à l'abréviation de la MOP). Et déjà sur cette couche et l'obturateur est situé - un film métallique mince. Le cristal lui-même est généralement connecté à la source, bien qu'il arrive qu'il soit connecté et séparément. Si à une tension zéro sur le volet pour soumettre la tension source-stock, le canal coule entre eux. Pourquoi pas par cristal? Parce que l'une des transitions P-N sera fermée.
Et maintenant, nous donnerons une tension négative sur le déclencheur par rapport à la source. Le champ électrique transversal résultant "retire" les électrons du canal au substrat. En conséquence, la résistance du canal augmentera et le courant de courant diminuera à travers elle. Un tel mode dans lequel avec une tension croissante sur le volet du courant de sortie diminue, appelé mode d'épuisement.
Si nous donnons une tension sur le volet, qui contribuera à l'émergence des électrons "Aide" "à venir" dans le canal du substrat, le transistor fonctionnera dans mode d'enrichissement. Dans ce cas, la résistance du canal tombera et le courant à travers elle à la croissance.
La conception ci-dessus du transistor avec un obturateur isolé est similaire à la conception avec le contrôle de la transition PN par le fait que même à un courant zéro sur l'obturateur avec une tension non nulle de la source-drain entre eux il y a un tel -appelé commencer à parler. Dans les deux cas, cela est dû au fait que le canal de ce courant embarqué Dans la construction du transistor. C'est-à-dire, à proprement parler, nous considérons simplement un sous-type de transistor PDP comme transistors embarqués.
Cependant, il existe un autre type de transistors de terrain avec un volet isolé - transistor avec canal induit (inverse). Du titre, il est déjà clair sa différence par rapport à la précédente - il a un canal entre les régions les plus fortes du drain et la source apparaît uniquement lorsque la tension est appliquée à la vanne d'une certaine polarité.
Nous appliquons donc une tension uniquement sur la source et le stock. Il n'y aura pas de courant entre eux, puisque l'une des transitions P-N entre eux et le substrat est fermée.
Soumettez à l'obturateur (directement relative à la source) Tension. Les bras du champ électrique "tirent" des électrons des zones les plus fortes dans le substrat dans la direction de l'obturateur. Et en atteignant la tension sur le volet d'une certaine valeur dans la zone proche de la surface, la soi-disant volonté se produira inversion Type de conductivité. Ceux. La concentration des électrons dépassera la concentration de trous et le type N mince canal se produira entre le drain et la source. Le transistor commencera à effectuer le courant, le plus fort, plus la tension est élevée sur la porte.
De cette conception, il est clair que le transistor avec un canal induit ne peut être qu'en mode d'enrichissement. Par conséquent, ils sont souvent trouvés dans les dispositifs de commutation.
Les conventions des transistors avec un obturateur isolé sont les suivantes: 
Ici
mais - avec un canal de type N intégré;
b. - avec canal de canal intégré;
dans - avec une conclusion du substrat;
g. - avec un type de canal induit;
rÉ. - avec un canal induit du type R;
e. - avec la conclusion du substrat.
Caractéristiques statiques des transistors TIR
La figure suivante est présentée dans la figure suivante: la famille des caractéristiques de la famille et du volet STOC avec un canal intégré:
Les mêmes caractéristiques pour le transistor avec le canal caché:
Structures TIR exotiques
Pour ne pas confondre la présentation, je souhaite simplement conseiller des liens pour lesquels vous pouvez lire à leur sujet. Tout d'abord, tout est la Wikipedia préférée, la section «Tir Structures but spécial" Et ici la théorie et les formules: un didacticiel sur l'électronique Solid-State, chapitre 6, sous-pousseurs 6.12-6.15. Lire, c'est intéressant!Paramètres généraux des transistors de terrain
- Flux maximum d'écoulement Avec une tension fixe de l'obturateur.
- Source de stock de tension maximale, après quoi il y a une ventilation.
- Résistance intérieure (sortie). C'est une résistance de canal pour courant alternatif (Tension de l'obturateur - la constante).
- Rayidité du volet STOC. Ce que c'est plus, la réaction "plus nette" du transistor pour changer la tension sur la porte.
- Résistance aux intrants. Il est déterminé par la résistance du dos déplacé p-N Transition Et atteint généralement des unités et une douzaine (ce qui est bénéfique pour les transistors de champ de "parents" bipolaires). Et parmi les transistors de terrain eux-mêmes, la paume du championnat appartient aux appareils avec un obturateur isolé.
- Gagner - le rapport du rapport de tension du flux source à une modification de la tension de la source d'obturation à un courant de flux constant.
Schémas d'inclusion
Outre le bipolaire, le transistor de terrain peut être considéré comme un quadripôle dont deux des quatre contacts coïncident. Ainsi, trois types de schémas d'inclusion peuvent être distingués: avec une source courante, avec un volet partagé et avec un stock partagé. Selon les caractéristiques, ils sont très similaires aux schémas avec un émetteur commun, base générale et un collecteur commun pour les transistors bipolaires.
Le plus souvent appliqué schéma avec une source commune (mais), comme cela donne un meilleur gain de courant et de courant.
Schéma avec obturateur partagé (b.) L'amplification actuelle ne donne presque pas et a une petite résistance aux intrants. Pour cette raison, ce système d'inclusion a des applications pratiques limitées.
Circuit avec stock partagé (dans) Aussi appelé répéteur de forêt. Son coefficient de tension est proche d'un seul, la résistance d'entrée est grande et la sortie est petite.
Différences de transistors de terrain de Bipolaire. Zones d'utilisation
Comme mentionné ci-dessus, la première et la plus importante différence entre ces deux types de transistors sont que la seconde est contrôlée en modifiant le courant et les premières tensions. Et cela est suivi d'autres avantages des transistors de terrain par rapport au bipolaire:- résistance élevée d'entrée pour DC et ON haute fréquence, d'ici et de petites pertes pour la gestion;
- grande vitesse (en raison de l'absence d'accumulation et de résorption des transporteurs non essentiels);
- Étant donné que les propriétés d'amplification des transistors de terrain sont dues au transfert des principaux transporteurs de charge, leur limite supérieure d'amélioration efficace est supérieure à celle du bipolaire;
- stabilité haute température;
- niveau de bruit, car dans les transistors de terrain, le phénomène de l'injection de supports de charge non essentielle n'est pas utilisé, ce qui rend les transistors bipolaires "bruyants";
- petite consommation d'énergie.
Où appliquer les transistors de terrain? Oui, presque partout. Circuits intégrés numériques et analogiques, périphériques de suivi et logiques, schémas d'économie d'énergie, mémoire flash ... Oui, même là, même montre à quartz Et le panneau de commande TV fonctionne sur les transistors de champ. Ils sont partout,% habillet%. Mais maintenant vous savez comment ils fonctionnent!
